设计目标

通过对管廊和管道的实时监测，实现对管道外界振动、位移沉降、泄漏等情况的预警和精确定位，及时采集并上传所有监测信息至监测中心，存储历史数据，为决策提供依据。同时，避免大规模管道泄漏引发的资源损耗、污染及爆炸等重大事故，建立集成化的安全环保监测信息平台，提升应急处理能力，确保生产系统的快速恢复。

项目范围

涵盖城市地下管廊以及输油、燃气、给排水等各类管道的振动、位移、沉降、泄漏数据的预警、监测和分析。此外，对重点监测区域实施视频监控联动，全面保障管道安全。

设计原则

在设计过程中，充分体现先进性与实用性，运用先进的光纤传感技术实现对管道的全线监测，操作简便且具备多种报警方式，满足实际应用需求;注重集成性与灵活性，设备集成度高，接口丰富，便于各类传感信号接入和分析，系统自动化程度高，参数配置简单;强调安全性与可靠性，传感系统本质安全，各环节设置权限及访问控制机制，设备结构紧凑，工作稳定，对工作条件和环境要求较低，采用普通通讯用单模光纤，便于维护和维修。

设计规范和标准

严格遵循相关的国家标准和国际标准，如线型光纤感温火灾探测器标准、电磁辐射防护规定、工业过程测量和控制设备的电磁兼容性标准以及输油管道工程设计规范等，确保系统设计符合行业规范。

方案背景概述

随着工业和城市建设的快速发展，管道运输在能源输送和城市基础设施中占据重要地位。然而，管道在长期使用过程中，面临着老化、腐蚀、人为破坏等问题，容易引发泄漏事故。这些事故不仅会造成能源浪费和经济损失，还可能对环境和人员生命财产安全构成严重威胁。特别是输油管道跨越复杂地形，监控难度大，城市燃气和水务管网泄漏危害巨大。传统的管道监测方法存在诸多弊端，如人力物力投入大、连接要求高、抗干扰性差、造价高、灵敏度和定位精度低等，难以满足管道安全监测的需求。近年来，光纤传感监测方法作为一种新型技术，在管道泄漏和破坏监测方面表现出良好的效果，为解决管道安全问题提供了新的途径。

技术基础

地理信息系统平台

有自主研发的地理信息系统软件平台，具备智能地理信息系统软件和基于倾斜摄影技术的 3D 实景功能。通过该平台，用户可以直观地对地理信息、地下管网、建筑等数据进行统计、编辑、访问和管理，并模拟灾难事故，为应急指挥提供支持。同时，平台可实现管网布局查看、管线分析、信息查询等功能，方便对地下管网进行全面管理。

光纤传感技术

光纤传感技术是通过解调光纤传感信号来获取外界传感信息。当外界物质与光纤相互作用时，会引起光纤物理特性变化，光纤解调仪可检测到这些变化，从而感知振动、温度、声波等信号。该技术具有定位准确(精度可达 ±1 米)、灵敏度高(系统响应时间在 5s 以内)、精度高(温度分辨率 0.1 度，温度精度 1 度)、施工简便(无需在管道本体焊接，施工周期短、费用低，仅需一芯或二芯光纤)、误报率低(受干扰因素少且可通过算法消除干扰)、本质安全(现场无电检测，避免打火、引雷隐患)、无盲区(可对管道全长连续监测，不受扫线等作业影响)以及具备预警功能(能对盗采、挖掘破坏等进行预警)等优势。分布式光纤传感技术在管道健康监测中应用前景广阔，它可对沿光纤传输路径的信息进行测量和监控，具有性价比高的特点。

传感器

振动和泄漏监测使用光纤作为传感部件，与通讯光缆同体，维护方便，解调设备安装在站内，操作简单。位移、沉降监测使用多种传感器：阵列式位移传感器采用微机电感应和阵列式计算原理，具有高精度(24 米传感器测量精度优于 ±1mm)、高稳定性(32 米传感器 3 年累积误差小于 1.5mm)、高重复性、大量程(变形量程超 20cm)、标准化程度高、信息化程度高、自动化程度高(最小采样间隔小于 1 秒)、抗干扰能力强、免维护、使用性广等优点;电子水平尺用于测量相邻管道的差异沉降，具有精度高(精度 0.03°)、分辨率高(0.01°)、宽电压输入、宽温工作、高抗振性能、防护等级高等参数;静力水准仪用于监测管廊内管片的沉降及建筑物倾斜、沉降，精度可达 0.1mm;测量机器人用于测量管片水平位移;激光传感器用于监测管片收敛，量程为 0.2 - 30m，精度 1mm。

系统结构

系统由传感层、应用层和管理层组成。传感层包含分布式光纤温度传感系统、阵列式传感器、管廊监测传感器等，负责采集管道状态数据;应用层包括集中监测模块(可同时监测多套光纤传感系统)、实时监控模块(以多种形式展示告警信息)、地理信息模块(在地图上显示线路和告警位置)和供电模块;管理层涵盖数据管理模块(实现远程登录、历史告警查询和统计分析)、站点管理模块(管理站点数据和用户信息)、警示处理模块(处理振动和温度信号警示，可修改告警等级配置)。各站的处理主机设备通过光通讯网络接入，实现数据整合、共享和与上级系统的通讯。

管道振动、泄漏监测系统

管道振动监测系统

用于管道沿线振动监测的是分布式光纤振动传感系统，分为信号解调单元和稳定单元，分别设置在首站和末站。该系统采用专用信号解调技术进行振动监测和定位，具有传感现场无需供电、不受电磁干扰、安全可靠、无漏报误报、精确定位、系统兼容性高、维护成本低等优点，能够监测到 30 米机械施工、15 米车辆碾压、5 米以内人为活动等外界振动。

管道泄漏监测系统

管道沿线泄漏监测采用分布式光纤温度传感系统，利用专有信号解调技术测量管道沿线温度。该系统测量距离有 8km、16km、30km、50km 多种选择，测温范围为 -40°C ~ +400°C(取决于测温光缆)，测温精度在 8 - 16km 范围内为 ±0.5℃，30 - 50km 范围内为 ±1℃，空间分辨率在 8 - 16km 时为 1m，30 - 50km 时为 2m，定位精度与空间分辨率相同，可选择单模光纤或 62.5/125um 多缆光纤，通道数有 1、2、4、8 通道可选，光纤接口为 FC/APCE2000。

感测光缆

通常采用多芯通讯光缆作为振动及测温的感知设备，若已铺设好多芯光缆，可不再单独铺设传感光纤，一般一芯用于振动监测，另一芯用于测温，还可预留 1 根作为冗余。

系统维护和升级管理

在系统建设初期，就充分考虑到系统的维护和升级问题。首末站和中间站可接入其他传感设备，系统配备标准的工业 PC 系统，便于扩展。各站终端软件开放升级接口，当客户需求或软件版本更新时，可对系统管理软件进行升级。测量光纤采用普通通讯光缆，其多纤芯结构保证在出现故障时可迅速切换至其他空余光纤进行测量，还可通过光开关进行多通道切换测量，实现冗余配置，确保系统的稳定运行。

产品清单

产品清单涵盖多种仪表、设备、软件、配件及服务，包括电子水平尺、静力水准仪、测量机器人、激光传感器、分布式光纤温度传感器、分布式光纤振动传感器等多种监测设备，以及调制解调仪、数据采集器、交换机、服务器、客户端、防火墙等配套设备，还有管廊监测系统分析软件、管网监测系统分析软件等软件产品，以及光纤熔接、光纤跳线等服务项目。产品规格型号可根据实际工况环境和设计要求进行定制。